【摘要】：在混凝土結(jié)構(gòu)中推廣應(yīng)用高強(qiáng)鋼筋有利于促進(jìn)我國(guó)建筑用鋼筋技術(shù)水平的提高,對(duì)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。但目前對(duì)配置高強(qiáng)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗震性能和設(shè)計(jì)方法研究尚不夠充分。本文采用試驗(yàn)與分析相結(jié)合的研究方法,研究配置高強(qiáng)縱筋和高強(qiáng)箍筋混凝土框架柱的抗震性能及設(shè)計(jì)問(wèn)題。主要工作及成果如下： (1)對(duì)20個(gè)配置高強(qiáng)鋼筋(縱筋采用HRB500鋼筋,箍筋采用HRB500、970MPa級(jí)PC鋼棒)的混凝土柱,進(jìn)行各種軸壓比下的低周反復(fù)加載試驗(yàn),研究了試件的破壞形態(tài)、荷載-位移(變形)滯回曲線、抗震耗能性能、位移延性系數(shù)、極限位移角以及正截面受壓承載力等,分析了軸壓比、混凝土強(qiáng)度、縱筋強(qiáng)度、箍筋強(qiáng)度、配箍形式以及箍筋體積配筋率等對(duì)混凝土柱抗震性能的影響。 (2)在本文試驗(yàn)及所收集共計(jì)300余個(gè)混凝土柱低周反復(fù)加載試驗(yàn)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上,提出了與試驗(yàn)配箍特征值λtv及試驗(yàn)軸壓比nt,相關(guān)的位移延性系數(shù)及極限位移角計(jì)算公式。 (3)根據(jù)現(xiàn)行相關(guān)規(guī)范設(shè)計(jì)了位于地震烈度8度(0.30g)地區(qū)的3個(gè)混凝土框架結(jié)構(gòu),其分別配置HRB335、HRB400、HRB500縱向受力鋼筋。選擇5條罕遇水準(zhǔn)地震地面運(yùn)動(dòng),對(duì)這3個(gè)框架進(jìn)行彈塑性時(shí)程分析。結(jié)果表明,配置500MPa縱筋的框架柱位移延性系數(shù)需求低于配置低強(qiáng)鋼筋框架柱；并認(rèn)為采用彈塑性層問(wèn)位移角評(píng)判框架結(jié)構(gòu)(框架柱)延性較為合理。此項(xiàng)工作同時(shí)驗(yàn)證了高強(qiáng)鋼筋應(yīng)用的經(jīng)濟(jì)性。 (4)試驗(yàn)結(jié)果表明,當(dāng)試驗(yàn)柱柱頂位移比達(dá)到2%時(shí),500MPa級(jí)箍筋的應(yīng)變均已超過(guò)其屈服應(yīng)變；對(duì)970MPa級(jí)箍筋,多數(shù)試件的箍筋應(yīng)力已達(dá)到700MPa以上。當(dāng)承載力下降到85%時(shí),內(nèi)部和外部的970MPa級(jí)箍筋均能達(dá)到實(shí)測(cè)抗拉屈服強(qiáng)度1012MPa。此外,試驗(yàn)研究還驗(yàn)證了抗震設(shè)計(jì)時(shí)混凝土框架柱采用連續(xù)復(fù)合箍筋形式的必要性,且拉筋兩端均應(yīng)采用135°彎鉤。 (5)由本文提出的混凝土框架柱位移延性系數(shù)計(jì)算公式,經(jīng)分析提出了縱筋配置高強(qiáng)鋼筋框架柱箍筋加密區(qū)最小配箍特征值要求。與《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50010-2010相比,本文建議的最小配箍特征值對(duì)一級(jí)、二級(jí)和三級(jí)抗震等級(jí)分別平均增加46%、45%和32%。 (6)提出了混凝土框架柱配置高強(qiáng)箍筋設(shè)計(jì)建議,主要內(nèi)容包括高強(qiáng)箍筋的應(yīng)用范圍,箍筋抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fyv取值,最小配箍特征值λy要求,箍筋構(gòu)造要求等,可為混凝土框架柱中應(yīng)用高強(qiáng)箍筋提供參考。 (7)本文試驗(yàn)柱承載力計(jì)算表明,采用約束混凝土本構(gòu)關(guān)系計(jì)算配置約束箍筋混凝土柱正截面受壓承載力是必要的,并論述了鋼筋抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值f'y取值原理和建議。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)建筑科學(xué)研究院
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：TU375.3;TU352.11

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2753158